【学术成果】赵德敏副教授团队在双稳态介电能量收集器设计领域取得重要进展

介电弹性体作为一种兼具弹性和电活性的柔性智能材料，能够在电场作用下实现电能和机械能之间的高效转换。该类材料在柔性能量采集器、绿色能源采集等前沿领域展现出广阔的应用前景。介电弹性体材料的机电转换性能和非线性力学行为与材料的力电耦合特性直接相关，其使用过程中通常伴随着大位移、大应变、超弹性和黏弹性行为，同时又表现出复杂的力电耦合非线性力学行为，即电致伸缩特性。并且，在面向工程的能量采集应用中，介电能量采集器的电能输出功率通常依赖于其动力学特性，在多样化的环境与工况条件下，环境因素对其输出功率的影响不容忽视。如何精准且高效的预测介电能量采集器性能，以适应不同工况并实现最优性能，亦是当前需要解决的关键问题。

为此，我校工程力学系赵德敏副教授团队基于双稳态设计原理，提出一种双稳态介电能量采集器结构，并采用广义哈密顿原理建立该采集器的力电耦合动力学模型。结合介电能量采集原理，构建了对应的电路方程，以预测系统的能量输出性能。随后，制作了双稳态介电能量采集器实验原型装置，并搭建振动实验平台与能量采集电路，对理论模型进行了实验验证。通过参数化分析，研究了不同激励条件和结构参数对系统动力学行为与能量响应的影响，从而深入探讨双稳态切换机制。最后，分析了系统在两类随机激励下的响应特性，揭示了随机因素对采集器性能的影响规律。

  相关成果以“Vibration study of a bistable dielectric energy generator consideringrandom excitations”为题，发表于《Nonlinear Dynamics》，该期刊为ＳＣＩ二区期刊，肖奥宇硕士为第一作者，ok138cn太阳集团赵德敏副教授为通讯作者，ok138cn太阳集团为第一署名单位。该研究得到国家自然科学基金、山东省自然科学基金等项目的资助。

  文章链接：https://doi.org/10.1007/s11071-026-12347-5